.Atomic 'GPS' elucidates movement during ultrafast material transitions

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.Atomic 'GPS' elucidates movement during ultrafast material transitions

원자 'GPS'는 초고속 물질 전환 중의 움직임을 설명합니다

원자 'GPS'는 초고속 물질 전환 중의 움직임을 설명합니다.

Danielle Roedel, Brookhaven National Laboratory 제공 Brookhaven 과학자들은 새로운 초고속 쌍 분포 함수(uf-PDF) 기술을 사용하여 양자 물질이 이전에 발견되지 않은 물질 단계로 전이되는 것을 탐구했습니다. 위의 개략도는 레이저 광자의 흡수가 전체 물질을 즉시 변경하는 대신 시간이 지남에 따라 물질을 통해 전파되는 작은 변화를 시작하는 방법을 보여줍니다. 출처: Jack Griffiths/Brookhaven National Laboratory 미국 에너지부(DOE) July 26, 2024

-브룩헤이븐 국립연구소의 과학자들이 원자가 절연체에서 금속으로 전이할 때 양자 물질 내에서 국소적으로 재배열되는 방식을 보여주는 최초의 원자 영화를 만들었습니다. 이러한 영화의 도움으로 연구자들은 수년간의 과학적 논쟁을 종식시키고 상업적 응용 분야에서 새로운 전이 재료의 설계를 용이하게 할 수 있는 새로운 재료 단계를 발견했습니다. 최근 Nature Materials 에 게재된 이 연구 는 방법론적 성과를 나타냅니다.

-연구자들은 원자 쌍 분포 함수(PDF) 분석이라는 재료 특성화 기술이 X선 자유 전자 레이저(XFEL) 시설에서 실행 가능하고 성공적임을 입증했습니다. PDF는 일반적으로 싱크로트론 광원 실험에 사용되며, 이때 샘플은 X선 펄스로 폭격을 받습니다. 과학자들은 물질과 상호 작용한 후 X선 회절 패턴이 어떻게 변하는지 연구함으로써 해당 물질의 특성을 더 잘 이해할 수 있습니다. 하지만 이러한 실험은 생성할 수 있는 가장 짧은 X선 펄스에 의해 제한됩니다.

"카메라의 셔터 속도와 같습니다." 논문의 공동 저자인 잭 그리피스가 설명했습니다. "카메라의 셔터 속도보다 빠르게 변화하는 것을 사진으로 찍는다면 사진이 흐릿해질 것입니다. 빠른 셔터 속도와 마찬가지로, 짧은 X선 펄스는 빠르게 변화하는 재료를 더 자세히 볼 수 있도록 도와줍니다." 그리피스는 연구가 수행될 당시 브룩헤이븐의 응집물질 물리학 및 재료과학(CMPMS) 부서 내 X선 산란 그룹의 박사후 연구원이었으며, 현재는 브룩헤이븐 연구실의 DOE 과학국 사용자 시설인 국가 싱크로트론 광원 II(NSLS-II)의 박사후 연구원입니다.

싱크로트론 광원은 변하지 않는 물질이나 충전 및 방전 시 배터리와 같이 몇 분에서 몇 시간 동안 변하는 물질을 특성화하는 데 매우 좋습니다. 하지만 이 과학자 그룹은 피코초 시간 척도에서 물질 변화를 관찰하고 싶어했습니다. "피코초가 실제로 얼마나 빠른지 상상하기 어렵습니다." 그리피스가 말했다. 1초에 빛은 지구를 7바퀴 반 돌 수 있다.

-하지만 1피코초에 빛은 1/3밀리미터만 이동할 수 있다. "시간 척도는 거의 비교할 수 없습니다." 그래서 과학자들은 PDF 기술을 XFEL인 선형 가속기 간섭 광원(LCLS)에 적용했습니다.

LCLS는 DOE 과학국 사용자 시설로, DOE의 SLAC 국가 가속기 연구소에 있으며, 매우 밝고 짧은 X선 펄스를 생성합니다. "처음으로 무언가를 할 때는 항상 미지의 측면이 있습니다. 긴장되기도 하지만 매우 신나는 일이기도 합니다." CMPMS X선 산란 그룹의 물리학자이자 공동 저자인 에밀 보진의 말입니다. "XFEL에 PDF를 도입하는 데 있어 핵심적인 한계는 알고 있었지만, 실제로 무엇을 기대해야 할지 몰랐습니다."

-과학자들은 LCLS의 빠른 "셔터 속도"를 이용해 원자의 움직임, 즉 양자 물질 샘플이 금속과 절연체 사이를 전환할 때 발생하는 움직임을 설명하는 영상을 제작할 수 있었습니다. "저는 그것이 얼마나 잘 작동하는지에 정말 놀랐습니다." 컬럼비아 대학교 공학 및 응용 과학부의 물리학자이자 사이먼 빌린지의 말입니다. "내비게이션 앱이 필요한 것과 비슷합니다." 빌링이 덧붙여 말했습니다.

"지금 어디에 있는지, 목적지가 어디인지는 알지만, 앱이 경로나 몇 가지 경로 옵션을 제공해야 합니다. Ultrafast PDF가 저희의 내비게이션 앱이었습니다." 이러한 원자 경로를 이해하는 것은 컴퓨팅, 화학 및 에너지 저장 분야에서 다양한 응용 분야를 가진 전이 재료를 설계하는 데 중요한 첫 번째 단계입니다. 과학자들이 재료 전이 방식을 이해하면 원자 경로를 조작하고 상업적 응용 분야에 최적화된 재료를 설계할 수 있습니다.

예를 들어 컴퓨터 메모리 소재는 파일이 저장될 때 다른 단계로 전환됩니다. 이 경우, 단계를 전환하는 데 많은 에너지가 필요하지 않은 소재를 갖는 것이 중요합니다. 그러나 원치 않는 단계 전환 및 장기간에 걸친 데이터 손상에도 강해야 합니다. 브룩헤이븐 연구소의 X선 산란 그룹 리더이자 런던 대학교(UCL) 나노기술 센터의 교수인 이언 로빈슨은 "XFEL에서 PDF를 작동시킨 것은 엄청난 조직적 노력의 결과"라고 말했습니다.

예를 들어, 로빈슨은 "우리는 LCLS의 세바스티앙 부테와 뱅상 에스포지토와 긴밀히 협력하여 거대 분자 펨토초 결정학(MFX) 빔라인이 PDF 기술에 가장 유망하다는 것을 확인했습니다."라고 언급했습니다. 이 팀에는 컬럼비아 대학, 위스콘신 대학 매디슨 캠퍼스, 미국 에너지부의 아르곤 국립 연구소, 영국 과학기술시설위원회의 물리학자들도 참여했습니다. 성공적인 원리 증명 실험을 통해 연구자들은 양자 물질의 또 다른 상 전이를 조사하고 싶어했고, 과학자들은 이를 다른 유용한 물질의 "모델"로 연구했습니다. 그리고 레이저 펄스로 물질을 여기시키면서 흥미로운 발견이 이루어졌습니다.

새로운 소재 단계 발견

이 양자 물질의 절연체에서 금속으로의 전이와 마찬가지로, 일부 물질 전이는 온도, 압력 또는 자기장의 변화에 의해 구동됩니다. 그러나 이러한 환경적 변화는 자연적으로 또는 의도치 않게 발생할 수 있기 때문에 일부 응용 프로그램에서는 신뢰할 수 없습니다. 컴퓨팅과 관련하여 파일을 저장하는 데 책임이 있는 물질이 방이 너무 덥거나 춥다고 해서 위상이 바뀌지 않는 것이 중요합니다. 그래서 연구자들은 신뢰할 수 있고 제어된 트리거에 의해 유도된 물질 상태의 변화인 "비평형" 전이를 살펴보았습니다. 이 경우, 그들은 레이저 펄스로 양자 물질을 잽니다. 레이저 빛이 몇 개의 원자만 교란시켰지만, 그 원자의 이웃들은 그 변화에 반응했습니다.

-그리고 이웃의 이웃들은 충격을 느꼈고, 결국 국부적인 변화가 양자 물질 전체에 전파되었습니다. 빌린지는 " 바다 바닥 에서 지진이 일어나면 물이 약간 흔들리고 파도가 생겨 결국 바다 끝까지 도달하는 것과 마찬가지입니다 ."라고 덧붙였습니다. 초고속 PDF를 사용하여 연구자들은 샘플이 레이저 펄스로 폭격을 받을 때 원자의 움직임을 면밀히 관찰했습니다. 그리고 처음으로 그들은 아직 식별되지 않은 새로운 상태로 양자 물질이 전이하는 것을 직접 관찰했습니다. 보진은 "이것은 평형 전환 동안에는 접근할 수 없는 새로운 숨겨진 물질 단계를 발견한 것과 같다"고 말했다.

-과학자들의 발견은 특정 양자 물질이 레이저에 의해 여기될 때 실제로 무슨 일이 일어나는지에 대한 수년간의 논쟁에 기여했습니다. 그것은 단순히 물질을 가열하는 것과 같은 것이 아니라, 일시적인 "준안정" 중간 상태가 생성되는 것입니다. 그리피스는 "재밌는 점은 이 물질이 수십 피코초 동안은 무질서한 상태였다는 점입니다. "라고 말했습니다. "질서 있는 상태에서 시작해서 끝났는데도요." 로빈슨은 "일시적 상태의 발견은 물질의 새로운 단계를 나타내며, 이는 짧은 시간 동안만 지속됩니다. 이는 발견되지 않은 완전히 안정적인 물질이 근처 조성에 놓여 있을 수 있다는 중요한 신호입니다."라고 덧붙였습니다. 과학자들은 이러한 "숨겨진" 물질을 발견하고 싶어합니다. 하지만 그들은 또한 새로운 초고속 PDF 기술의 잠재력을 최대한 활용하고 싶어합니다.

-"양자 물질에서 발생하는 복잡한 위상 전환에는 여러 가지 형태가 있으며, 우리는 초고속 PDF로 이를 탐구할 계획입니다."라고 보진은 말했습니다. "이러한 위상 전이를 이해하면 상업용 소재의 개발을 용이하게 할 수 있습니다. 그러나 과학계는 이 기술을 사용하여 기본적인 물리학 질문에 답하고, 초고속 현상을 탐구하고, 더 나은 초전도체를 구축할 수도 있습니다." 그는 "물질 전환 경로에 대한 질문에는 답했지만, 마치 문을 닫은 것이 아니라 열어놓은 것 같다"고 덧붙였다. 이 프로젝트와 마찬가지로, 미래의 프로젝트도 여러 분야의 협력 없이는 성공할 수 없습니다.

"우리는 SLAC의 LCLS 시설만 사용한 것이 아닙니다." 빌린지는 설명했다. "거기 있는 사람들도 초고속 PDF를 성공으로 이끄는 데 중요한 역할을 했습니다." 브룩헤이븐 팀은 특히 LCLS가 LCLS-II-HE로 업그레이드됨에 따라 초고속 PDF 기술을 최적화할 준비가 되었으며, 이를 통해 훨씬 더 높은 해상도의 분자 영화가 가능해질 것입니다. "이것을 일상적이고 성공적인 기술로 만드는 데는 국제적인 관심이 있습니다."라고 보진은 말했습니다. "그리고 우리는 그것의 일부가 되기를 기대하고 있습니다." 샘플 준비는 Brookhaven Lab의 DOE 과학 사무국 사용자 시설인 Center for Functional Nanomaterials에서 수행되었습니다. 추가 측정은 Argonne의 DOE 과학 사무국 사용자 시설인 Advanced Photon Source에서 수행되었습니다.

추가 정보: Jack Griffiths et al, 초고속 위상 전이를 통한 길이 규모 의존적 과도 장애 해결, Nature Materials (2024). DOI: 10.1038/s41563-024-01927-8 Jack Griffiths et al, 저자 수정: 초고속 위상 전이를 통한 길이 규모 의존적 과도 장애 해결, Nature Materials (2024). DOI: 10.1038/s41563-024-01974-1 저널 정보: Nature Materials Brookhaven National Laboratory 에서 제공

https://phys.org/news/2024-07-atomic-gps-elucidates-movement-ultrafast.html

mssoms 메모 2407300015

나는 앞서 메모장에서 빅뱅사건으로 은하단 msoss가 존재하게된 과정을 소개했다. 빅뱅사건이 원소의 무한확장이라는 물리이론인데 그게 가능한 이유를 원자 핵에서 oss 소스가 존재하기 때문에 단순한 보기1.msbase4만으로도 137억광년된 우주의 거대한 시공간에 일부를 차지한 은하단과 거대구조를 존재하게 했다는 걸 설명했다. 그것은 빅뱅이전 원자핵내 oss소스가 바다를 이루고 있고 빠른 속도로 빅뱅이후를 전개 했기에 가능했다. 허허.

소스1.
싱크로트론 광원은 변하지 않는 물질이나 충전 및 방전 시 배터리와 같이 몇 분에서 몇 시간 동안 변하는 물질을 특성화하는 데 매우 좋습니다. 하지만 이 과학자 그룹은 피코초 시간 척도에서 물질 변화를 관찰하고 싶어했습니다.

"피코초가 실제로 얼마나 빠른지 상상하기 어렵습니다." 그리피스가 말했다. 1초에 빛은 지구를 7바퀴 반 돌 수 있다. 하지만 1피코초에 빛은 1/3밀리미터만 이동할 수 있다. "시간 척도는 거의 비교할 수 없습니다."

그래서 과학자들은 PDF 기술을 XFEL인 선형 가속기 간섭 광원(LCLS)에 적용했습니다. LCLS는 DOE 과학국 사용자 시설로, DOE의 SLAC 국가 가속기 연구소에 있으며, 매우 밝고 짧은 X선 펄스를 생성합니다.

1.
그 빅뱅의 우주형성 속도는 빛이 100억 광년을 순간 속도로 달리는 시간이 있기에 가능했다. 허허. 이 속도는 qpeoms.smola.bar의 얽힌 이동의 순간반응 표준속도이다. 어허. 그렇게 반응하고도 영원히 시공간 빅뱅사건을 유발한 qpeoms 시스템에 간섭을 받지 않는다. 허허.

이는 138억 광년의 우리 우주내에 물질 분포에 대한 아원자 단위의 위치정보를 알아낼 수 있는 알고니즘을 나의 zsp 이론에서 제공한다.
zsp(msbase.n2)=PDF.GPS이면 우리 우주의 전체에 분포된 모든 아원자들의 이동하거나 정지된 위치 정보(GPS)의 분포상태를 추정하여 알아낼 수 있다.

No photo description available.

mssoms memo 2407300015

I previously introduced the process of the existence of the galaxy cluster msoss due to the Big Bang event in the memo pad. The Big Bang event is a physical theory of infinite expansion of elements, and the reason why it is possible is because the oss source exists in the atomic nucleus, so I explained that the galaxy cluster and large structure that occupy a part of the vast space-time of the universe that is 13.7 billion light years old exist with just a simple example 1.msbase4. It was possible because the oss source in the atomic nucleus before the Big Bang formed the sea and expanded rapidly after the Big Bang. Hehe.

Source 1.
Synchrotron light sources are very good for characterizing unchanging substances or substances that change over a few minutes to a few hours, such as batteries when charged and discharged. However, this group of scientists wanted to observe the change of substances on the picosecond time scale.

"It's hard to imagine how fast a picosecond really is," Griffith said. Light can travel around the Earth seven and a half times in one second. But light can only travel 1/3 of a millimeter in a picosecond. "The time scales are almost incomparable."

So scientists applied the PDF technique to the Linear Collider Coherent Light Source (LCLS), an XFEL. LCLS is a DOE Office of Science user facility located at DOE's SLAC National Accelerator Laboratory, and produces very bright and short X-ray pulses.

1.
The speed of the Big Bang universe formation was possible because light had time to travel 10 billion light years at an instantaneous speed. Hehe. This speed is the standard speed of the instantaneous reaction of the entangled movement of qpeoms.smola.bar. Hehe. Even after reacting like that, it is never interfered with by the qpeoms system that caused the spacetime Big Bang event. Hehe.

This provides an algorithm that can find out subatomic location information about the distribution of matter in our 13.8 billion light years of space in my zsp theory.
If zsp(msbase.n2)=PDF.GPS, we can estimate and find out the distribution of moving or stationary position information (GPS) of all subatomic particles distributed throughout our universe.

sample qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001

sample pms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0

Sample msoss
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca